Общая характеристика очага деформации

Чтобы проанализировать характер напряжений и деформаций при установившемся процессе прокатки, необходимо рассмотреть характер распределения сил трения в очаге деформации. Можно считать, что мгновенная картина прокатки представляет собой мгновенную картину осадки двумя цилиндрическими валками как наклонными бойками. На поверхности контакта напряжения трения т должны нарастать от периферии к центру очага деформации в соответствии с кривой Епифанова: сначала по закону Кулона т = до, а затем, достигнув предельного значения, по прямой т = К/2 (рис. 3.7, а).

Как и при осадке, на контакте металла с валками имеются зоны скольжения и прилипания. Зона прилипания также разделяется на зоны торможения и застоя. В последней силы трения меняют направление на обратное, проходя через 0. Отметим, что, как и при осадке, силы трения являются векторными величинами, поэтому их максимальные значения в зоне торможения и переход через 0 в зоне застоя следует рассматривать с учетом направления действия этих сил. Равенство 0 сил трения в точке перехода означает, что вектор сил изменяет знак на обратный, но сами напряжения трения не равны 0 (рис. 3.7, б, вид сверху).

Рис. 3.7. Эпюра сил трения при прокатке (а) и векторная диаграмма сил трения (б)

Экспериментально показано, что точка А, в которой силы трения как вектор в направлении прокатки равны 0, практически совпадает с точкой N (см. рис. 3.5), в которой приложены равнодействующие нормальных и касательных сил в очаге деформации (хотя теоретически их совпадение необязательно). До точки N силы трения направлены по ходу, а после — против хода прокатки. Очевидно, так же как при осадке, соотношение между зонами скольжения и прилипания может быть выражено через геометрические параметры очага деформации, хотя оно определяется не геометрией очага, а характером деформации и условиями трения на контакте. И.Я. Тарновский установил, что характеристикой геометрии очага деформации служит критерий //й_ср, где / — длина дуги захвата и /? — средняя высота очага деформации:

Примерно нри //Л_ср < (0,5—1) очаги деформации считают высокими, зоны скольжения на таких очагах практически вырождены. Как видно, граница высоких образцов указана не точно, а в интервале от 0,5 до 1,0. Экспериментальные исследования, в том числе на крупных промышленных слитках, показали, что эта граница зависит от многих технологических факторов, прежде всего от свойств деформируемого металла. Чем мягче металл (меньше предел текучести), тем легче деформация распространяется вглубь сечения. При снижении количества углерода и легирующих элементов в стали, при повышении температуры, снижении скорости прокатки, а также при снижении ширины полосы деформация при меньших значениях фактора ///?_ср проникает в центральные слои слитка. Для определенности мы установим границу высоких очагов на значении //й_ср = 1.

При отношениях примерно 1 < //й_ср < 4 развиты как зоны скольжения, так и прилипания, и очаг деформации становится средним. При ///?_ср > 4 очаг деформации практически полностью занят зонами скольжения и называется низким. Важно еще раз подчеркнуть, что высокие, средние и низкие очаги деформации определяются особенностями деформации, а не геометрическими параметрами, и границы деления очагов весьма условны.